DE102008063844A1

DE102008063844A1 - Measuring device for determining e.g. elastic bend of intramedullary nails, during fracture in patient's body, has connectors attached to bar sides in longitudinal direction of fixing units so that bend is constant in bar between connectors

Info

Publication number: DE102008063844A1
Application number: DE102008063844A
Authority: DE
Inventors: Klaus Prof. Dr. Med. Seide
Original assignee: BERUFSGENOSSENSCHAFTLICHES UNF; BERUFSGENOSSENSCHAFTLICHES UNFALLKRANKENHAUS HAMBURG
Current assignee: BG KLINIKUM HAMBURG GGMBH, DE
Priority date: 2008-12-19
Filing date: 2008-12-19
Publication date: 2010-07-08
Anticipated expiration: 2028-12-20
Also published as: DE102008063844B4

Abstract

The device (1) has deformation sensitive upper and lower measuring elements (8, 9) with a strain gauge provided on a bending bar (7). The measuring elements and 8 connectors (10) detachably fasten the bar with elongate internal osteosynthesis-fixing units e.g. intramedullary nails (2), in or at both sides of lesion-bridging regions. The 4 connectors are attached to respective sides of the bar in a longitudinal direction of the units such that a bend that is set from the units into the bar by the connectors is constant in the bar between the connectors according to a type of a 4-point-bend.

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft eine Messvorrichtung zum Bestimmen einer elastischen Verformung und insbesondere einer elastischen Biegung eines Osteosynthese-Fixateurs oder -Marknagels.The The present invention relates to a measuring device for determining an elastic deformation and in particular an elastic Bending of an osteosynthesis fixator or nail.

Osteosynthese-Fixateure und Nägel werden oftmals dann eingesetzt, wenn das Skelett eines Menschen einen Knochenbruch und insbesondere eine komplizierte Fraktur aufweist und der Läsions-Überbrückungsbereich während des Heilungsverfahrens durch den Fixateur ruhig gestellt werden soll. Zwar heilen diese Frakturen von Natur aus, es besteht jedoch die Gefahr, dass die Knochenenden nicht wieder in der natürlichen oder vorherigen Richtung und/oder Position beziehungsweise Form zusammenwachsen. Die richtige Positionierung der zertrümmerten, gebrochenen oder auch nur angerissenen Teile zueinander sowie auch die folgende Arretierung dieser Stellung sind wesentliche Maßnahmen, um eine spätere Fehlstellung der Knochen zu vermeiden, die Knochenheilung durch Vermeidung von Komplikationen zu beschleunigen sowie ganz allgemein das Risiko eines Misserfolges zu mindern.Osteosynthesis fixators and nails are often used when the skeleton a human being a bone fracture and especially a complicated one Fracture and the lesion bridging area quiet during the healing process by the fixator to be asked. Although these fractures heal naturally, however, there is a risk that the bone ends will not return in the natural or previous direction and / or position or form grow together. The right positioning the smashed, broken or even torn Parts to each other and also the following locking this position are essential measures to a subsequent malposition to avoid bone healing by avoiding bone Accelerate complications and more generally the risk to reduce a failure.

Osteosynthese-Fixateure als Hilfsmittel zur Ruhigstellung und/oder zur Arretierung von Läsions-Überbrückungsbereichen werden, je nachdem, ob sie im Körper oder außerhalb des Körpers verwendet werden, in interne und externe Fixateure unterteilt. Beispiele für die interne Fixation sind der Marknagel, die Fixateure auf Plattenbasis sowie der Spickdraht. Alle drei soeben genannten Hilfsmittel werden also vollständig vom Körper des Patienten umschlossen. Die externe Fixation, beispielsweise durch einen Gips, eine Schiene oder einen externen Fixateur, erfolgt dementsprechend außerhalb des Körpers.Osteosynthesis fixators as an aid for restraining and / or arresting lesion bridging areas Depending on whether they are in the body or outside The body can be used in internal and external fixers divided. Examples of internal fixation are the Intramedullary nail, the plate-based fixators and the spiked wire. All three tools just mentioned will be complete enclosed by the body of the patient. External fixation, for example, by a plaster, a rail or an external fixator, takes place accordingly outside the body.

Die Beurteilung des Heilungsverlaufes nach einem Knochenbruch durch den Chirurgen erfolgt derzeit nahezu ausschließlich anhand von Röntgenbildern, welche die Kalzifizierung des Kallus abbilden. Daraus kann lediglich indirekt auf die mechanischen Eigenschaften der heilenden Fraktur geschlossen werden. Die Analyse des Heilungsverlaufs, zum Beispiel im Hinblick auf die dem Patienten zu gestattende Belastung, basiert in hohem Maß auf den Erfahrungen des behandelnden Chirurgen.The Assessment of the healing process after a bone fracture The surgeon is currently almost exclusively based from radiographs showing the calcification of the callus depict. This can only indirectly affect the mechanical properties the healing fracture will be closed. The analysis of the healing process, for example, in view of the burden to be placed on the patient, is based to a large extent on the experiences of the treating Surgeon.

1976 beschreibt Sommelet ( Sommelet J, Hummer J, Ory JM (1976) Methode objective d'apprèciation des dèformations du complexe os-implant „in vivo” par tèlémesure. Acta Orthop Belg 42: 88–97 ) ein System zum Monitoring des Knochenheilungsverlaufes mit einem die mechanischen Veränderungen der Osteosynthese direkt messenden, auf der Platte angebrachten Telemetrietransponder.In 1976, Sommelet describes ( Sommelet J, Hummer J, Ory JM (1976) Method objective d'apprèciation des dèformations du complexe os-implant "in vivo" par tèlémesure. Acta Orthop Belg 42: 88-97 ) A system for monitoring the bone healing process with a telemetry transponder directly measuring the mechanical changes of the osteosynthesis.

Aus dem Artikel „Self tuning inductive powering for implantable telemetric monitoring systems” [V. Schuylengergh, Puers R., (1996), Sensors and Actuators] sind weitere direkte Kraftflussmessungen an einem Labormuster für Frakturen des körpernahen Oberschenkels bekannt. Verwendet wurden an einem Labormuster fest applizierte Dehnungsmessstreifen als Kraftsensoren und ein Telemetriesender. Ein mit in seinem Inneren fest applizierten Dehnungsmessstreifen instrumentierter Marknagel wurde von Schneider ( Schneider E, Michel MC, Genge M, Perren SM (1990) Loads acting an an intramedullary femoral nail. In: Bergmann, Graichen, Rohlmann: Implantable telemetry in orthopedics, Forschungsermittlung der FU, Berlin, 221–227 ) beschrieben. Ein telemetrisches Frakturheilungs-Messsystem mit fest aufgeklebtem Sensor-Telemetriesystem hat sich ebenfalls in der klinischen Anwendung bewährt ( Faschingbauer M, Seide K, Weinrich N, Wackenhut F, Wurm M, Gille J, Jürgens C, Müller J (2007) Fixateur interne mit Telemetriesystem, Trauma Berufskh 2007–9: 88–97 )From the article "Self tuning inductive powering for implantable telemetric monitoring systems" [V. Schuylengergh, Puers R., (1996), Sensors and Actuators] Further direct force flow measurements on a laboratory sample for fractures of the proximal thigh are known. Fixed strain gauges were used as force sensors and a telemetry transmitter on a laboratory sample. An intramedullary nail with a strain gauge implanted in its interior was used by Schneider ( Schneider E, Michel MC, Genge M, Perren SM (1990) Loads acting on intramedullary femoral nail. In: Bergmann, Graichen, Rohlmann: Implantable telemetry in orthopedics, research investigation of the FU, Berlin, 221-227 ). A telemetric fracture healing measurement system with firmly attached sensor telemetry system has also proven itself in clinical application ( Faschingbauer M, Silk K, Weinrich N, Wackenhut F, Worm M, Gille J, Juergens C, Müller J (2007) Fixateur interne with telemetry system, Trauma Berufskh 2007-9: 88-97 )

Miniaturisierte telemetrische Kraftmeßsysteme entsprechend der Veröffentlichung [ Bergmann G, Graichen F, Rohlmann A (1993), „Hip joint loading during walking and running, measured in two patients.”, Journal of Biomechanics ] wurden ebenfalls im Inneren von künstlichen Hüftgelenken implementiert. Es handelt sich bei diesen internen Systemen um einzelne Spezialanfertigungen, die mit großem technischen Aufwand hergestellt werden müssen. Bei diesen implantierbaren Systemen wurden die Dehnungsmessstreifen dem Implantat fest aufgeklebt.Miniaturized telemetric force measuring systems according to the publication [ Bergmann G, Graichen F, Rohlmann A (1993), "Hip joint loading during walking and running, measured in two patients.", Journal of Biomechanics ] were also implemented inside artificial hip joints. These internal systems are individual custom-made products which have to be manufactured with great technical effort. In these implantable systems, the strain gauges were firmly adhered to the implant.

Es sind entsprechend dem vorangegangenen Stand der Technik eine Vielzahl von Messvorrichtungen zur Aufnahme der Kräfte und/oder Spannungen an Frakturen oder den entsprechenden Implantaten bekannt. Diese Sensoren werden direkt an den Implantaten angebracht. Gemeinsam ist diesen bekannten Messvorrichtungen, dass sie durch ihre Anbringung an dem Messobjekt ökonomisch nachteilig und/oder nur eingeschränkt einsetzbar sind. Zwar können die bekannten Messvorrichtungen mit einer Vielzahl von Implantaten, internen oder externen Fixateuren zusammenwirken, jedoch immer unter der Vorraussetzung, dass die Messvorrichtung fest auf dem Implantat angebracht ist.It are a variety according to the prior art of measuring devices for receiving the forces and / or Tensions on fractures or the corresponding implants known. These sensors are attached directly to the implants. Together is these known measuring devices that they by their attachment economically disadvantageous and / or only limited to the measurement object can be used. Although the known measuring devices with a variety of implants, internal or external fixators but always under the condition that the Measuring device is firmly attached to the implant.

Eine Patentanmeldung ( DE 10 2006 006 341.4 ) offenbart die Möglichkeit eines nachträglich auf die Osteosyntheseplatte aufschraubbaren Messsystems. Die Erfindung beruht auf einer maximal festen Verschraubung. Hierdurch erfolgt die Übertragung der Dehnung der Rückseite der Platte als gleich sinnige Dehnung auf einen Dehnungsmesssteifen im Messsystem.A patent application ( DE 10 2006 006 341.4 ) discloses the possibility of a subsequently screwed onto the osteosynthesis plate measuring system. The invention is based on a maximum solid screw. As a result, the transfer of the elongation of the back of the plate takes place as equal diligent strain on a strain gauge in the measuring system.

Der Artikel „Die Messung der Knochenheilung bei Fixateur-externe-Osteosynthesen mit dem Fraktometer FM 100” [Claes L., (1991), Der Chirurg] beschreibt ein abnehmbares beziehungsweise nachträglich montierbares System (Fraktometer) für den externen Fixateur. Dieses misst eine Verformung im Sinne eines typischen Wegsensors (mechanisches Mikrometer). Die Befestigung erfolgt mit Schraubklemmen im Sinne einer klassischen mechanischen Montage. Das Fraktometer ist rein extern anzuwenden und nicht für Anordnungen an Implantaten geeignet.The item "The measurement of bone hei in fixateur-external-osteosynthesis with the fractometer FM 100 "[Claes L., (1991), The Surgeon] describes a removable or retrofittable system (fractometer) for the external fixator. This measures a deformation in the sense of a typical displacement sensor (mechanical micrometer). The attachment is made with screw terminals in the sense of a classical mechanical assembly. The fractometer is to be used purely externally and not suitable for arrangements on implants.

Ein wesentlicher Nachteil des vorangegangen beschriebenen Fraktometers tritt bei der flächigen Verschraubung mit einem Messobjekt (Fixateur externe) auf. Als flächig in diesem Sinne ist eine feste Lagerung an mindestens zwei oder sogar mehr Stellen zu verstehen, die zwangsläufig zu einer mechanischen Überbestimmtheit der Verbindung führt. Störende und zugleich die Messergebnisse verfälschende, nicht exakt definierbare mechanische Spannungen im Fraktometer sind die Folge. Dies tritt insbesondere dann auf, wenn das Objekt der Messvorrichtung nicht eben ist, also vielfach dann, wenn sich Implantate oder Fixateure an die Form der Fraktur anpassen müssen. In diesen Fällen ist die Messvorrichtung (Fraktometer) ungeeignet oder zumindest unpraktisch für eine übliche chirurgische Anwendung.One significant disadvantage of the previously described fractometer occurs in the flat screw connection with a test object (External fixator). As flat in this sense is a solid storage at least two or even more places too understand, which inevitably leads to a mechanical overdetermination the connection leads. Disturbing and at the same time Measuring results falsifying, not exactly definable mechanical stresses in the fractometer are the result. This occurs especially if the object of the measuring device is not is just, then in many cases when implants or fixators to adapt to the shape of the fracture. In these cases the measuring device (fractometer) is unsuitable or at least impractical for a standard surgical application.

Ein telemetrisches Frakturheilungs-Messsystem mit fest aufgeklebtem Sensor hat sich ebenfalls in der klinischen Anwendung bewährt (Faschingbauer 2007)One Telemetric fracture healing measuring system with firmly glued on Sensor has also proven itself in clinical use (Faschingbauer 2007)

Aus medizinischer Sicht ist es vielfach erwünscht, sehr exakte Messung an Implantaten oder Fixateuren aufzunehmen, die mit reproduzierbarer Genauigkeit einen Indikatorwert für den Fortschritt der Heilung einer Fraktur bereitstellen.Out From a medical point of view, it is often desirable, very precise To take measurements on implants or fixators with reproducible accuracy an indicator of the progress of a cure Deploy fracture.

Diese Zielsetzung steht jedoch in starkem Kontrast zur immer stärker dominierenden ökonomischen Ausrichtung der Krankenhäuser oder der medizinischen Versorgung im Allgemeinen.These Objective, however, stands in stark contrast to the ever stronger dominant economic orientation of hospitals or medical care in general.

Die bekannten Messvorrichtungen für Osteosynthese-Systeme sind jedoch teuer und daher ungeeignet oder zumindest unpraktisch, die zuvor genannten Nachteile zu überwinden.The known measuring devices for osteosynthesis systems are however, expensive and therefore unsuitable or at least impractical, the overcome the aforementioned disadvantages.

Die Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist eine einfach auf oder in Implantaten zu applizierende Messvorrichtung, die es erlaubt, mit hoher und reproduzierbarer Genauigkeit Indikatorwerte insbesondere mechanischer Größen für den Fortschritt der Heilung einer Fraktur bereitzustellen.The Object of the present invention is a simple on or in Implants to be applied measuring device, which allows, with high and reproducible accuracy indicator values in particular mechanical quantities for progress to provide healing of a fracture.

Diese Aufgabe wird von einer Vorrichtung mit den Merkmalen des Anspruchs 1 gelöst. Bevorzugte Ausgestaltungen der Erfindung sind in den Unteransprüchen angegeben.These The object is achieved by a device having the features of the claim 1 solved. Preferred embodiments of the invention are specified in the dependent claims.

Erfindungsgemäß ist eine Messvorrichtung zum Bestimmen einer Biegung eines im Wesentlichen länglichen internen Osteosynthese-Fixateurs. Längliche Osteosynthese-Fixateure können insbesondere ein Marknagel oder eine Platte sein, die zum Beispiel den Läsionsbereich eines Oberschenkelknochens überbrücken und folglich durch die einwirkenden Kräfte vielfach einer Biegung oder im Allgemeinen einer Verformung ausgesetzt sind. Um die Biegung und/oder die Verformung eines Osteosynthese-Fixateurs oder Nagels zu bestimmen, ist die erfindungsgemäße Messvorrichtung gekennzeichnet durch ein verformungsempfindliches Messelement, insbesondere mit mindestens einem Dehnungsmessstreifen, auf einem Biegebalken und durch Verbinder, die angepasst sind, den Biegebalken an dem internen Osteosynthese-Fixateur insbesondere in dessen Läsions-Überbrückungsbereich lösbar zu befestigen.According to the invention a measuring device for determining a bend of a substantially elongated internal fixative osteosynthesis. elongated Osteosynthesis fixators may in particular be an intramedullary nail or a plate, for example, the lesion area of a thighbone, and consequently by the acting forces many times a bend or are generally subjected to deformation. To the bend and / or the deformation of an osteosynthesis fixator or nail to determine is the measuring device according to the invention characterized by a deformation-sensitive measuring element, in particular with at least one strain gauge, on a bending beam and by connectors adapted to the bending beam at the internal Osteosynthesis fixator especially in its lesion bridging area releasably secure.

Erfindungsgemäß ist, dass zwei Verbinder in Längsrichtung des Osteosynthese-Fixateurs auf der einen Seite des Balkens und zwei Verbinder auf der anderen Seite angebracht sind, so dass eine aus einem Fixateur durch die Verbinder in den Balken eingeleitete Biegung in dem Balken zwischen den jeweils zwei Verbindern nach Art einer 4-Punkt-Biegung im Wesentlichen konstant ist. Die Vierpunktbiegung wird typischerweise verwendet, um Biegungen auf Prüfkörper in einer Materialtestmaschine in definierter Weise zu applizieren.According to the invention, that two connectors in the longitudinal direction of the osteosynthesis fixator on one side of the bar and two connectors on the other Side are attached so that one from a fixator through the Connector introduced in the beam bending in the bar between the two connectors in the manner of a 4-point bend substantially is constant. The four-point bend is typically used around bends on specimens in a material testing machine to apply in a defined manner.

Bei einer 4-Punkt-Biegung wirkt auf beiden Seiten der betrachteten Biegezone eines Balkens für gewöhnlich je ein Kräftepaar, und zwar in unterschiedlicher insbesondere entgegengesetzter Richtung. Bei der herkömmlichen 4-Punkt Biegung sind die Kräfte zudem achsensymmetrisch zur Biegezone angeordnet. So wirken beispielsweise die zwei weiter innen (näher an der Biegezone) angeordneten Kräfte in die gleiche (positive) Richtung, wohingegen die zwei weiter außen (ferner von der Biegezone) angeordneten Kräfte in die entgegengesetzte (negative) Richtung wirken. Insbesondere bei einer symmetrischen Ausrichtung der Kraftangriffspunkte, vorzugsweise symmetrisch zu der Längsrichtung des Balkens, insbesondere symmetrisch zu dem Läsions-Überbrückungsbereich, ist die Biegung und das wirkende Moment im Balken zwischen den inneren Verbindern konstant. Indem zwei Verbinder auf der einen Seite des Balkens oder des Messelements und zwei Verbinder auf der andern Seite angebracht sind, ist es insbesondere möglich, dass die Krafteinwirkung auf den Balken und damit auf das Messelement entsprechend einer 4-Punkt-Biegung durch zwei wie beschrieben entgegengesetzte Kräftepaare erfolgt, so dass entsprechend der Biegung des Fixateurs auch der Balken beziehungsweise das Messelement gebogen wird.In a 4-point bend usually affects a pair of forces on both sides of the considered bending zone of a beam, in different in particular opposite direction. In the conventional 4-point bend, the forces are also arranged axially symmetrical to the bending zone. For example, the two forces located further inside (closer to the bending zone) act in the same (positive) direction, whereas the two forces further out (further from the bending zone) act in the opposite (negative) direction. Particularly in the case of a symmetrical alignment of the points of application of force, preferably symmetrical with respect to the longitudinal direction of the beam, in particular symmetrically with respect to the lesion bridging area, the bending and the acting moment in the beam between the inner connectors is constant. In particular, by attaching two connectors on one side of the beam or sensing element and two connectors on the other side, it is possible for the force to be applied to the beam and thus to the sensing element corresponding to a 4-point bend through two opposite as described Couples of forces, so that according to the bending of the fixator and the beam or the measuring element is bent.

Bei einer lösbar befestigten Messvorrichtung könnten weiterhin die bewährten Implantate, eventuell mit kleinen Modifizierungen verwendet werden. Eine erneute Testung und Zulassung zum Beispiel des Fixateurs ist nicht erforderlich. Es wäre lediglich die nachträglich lösbar zu befestigende Messvorrichtung zu testen und zuzulassen.at a releasably mounted measuring device could continue the proven implants, possibly with small ones Modifications are used. A renewed testing and approval for example, the fixator is not required. It would be only the subsequently releasably fastened Test device and allow.

Gegen einen herkömmlichen Einsatz von Messaufnehmern ist vorrangig der Kostendruck in der Unfallchirurgie zu nennen. Denn alle bereits im Bestand der Unfallchirurgie befindlichen insbesondere älteren immer wiederverwendeten Fixateure aber auch jegliche neuen Fixateure müssten mit den entsprechenden Messvorrichtungen ausgestattet werden. Gegenstand der Erfindung ist es deshalb, vorzugsweise eine Messvorrichtung bereitzustellen, die systemunabhängig ist – die nämlich im Wesentlichen unabhängig von der Art, dem Hersteller oder der Größe des Implantats oder des Fixateurs an das Messobjekt, vorzugsweise ohne vorherige Anpassung des Balkens, lösbar angebracht werden kann. Dies ist insbesondere dann sehr gut umsetzbar, wenn die Messvorrichtung adaptierbare Befestigungsvorrichtungen, insbesondere Verbinder aufweist, die angepasst sind, sich an interne Osteosynthese-Fixateure mittels Schnellspannmitteln oder mittels einer Schnellspannvorrichtung, insbesondere mittels Klammern, Clips, Klemmen und/oder Klebeverbindungen lösbar befestigen zu lassen. Denn Klemmen, Clips oder Klammern können in der Art ausgestaltet sein, dass sie bevorzugte, jedoch nicht zwangsläufig festgelegte oder gar präparierte Lagerstellen am Fixateur durch ihre variable Maulöffnung und/oder zugleich ausreichende Klemmkraft aufweisen, um die Messvorrichtung so mit dem Fixateur zu verbinden, dass insbesondere eine hohe und/oder reproduzierbare Messgenauigkeit erreicht werden kann. Alternativ können auch Klebeverbindungen mit entsprechender Haltekraft an den Enden der Verbinder zur Befestigung vorgesehen sein. Ebenfalls möglich ist eine feste Lagerung der Verbinder an dem Balken, wobei sich die Verbinder aber noch lösbar an dem Fixateur befestigen lassen.Versus a conventional use of sensors is paramount to call the cost pressure in accident surgery. Because everyone already in the stock of accident surgery located in particular older always reused fixers but also any new fixators would have to be equipped with the appropriate measuring devices become. The invention is therefore, preferably a To provide measuring device that is system independent - the namely essentially independent of the type, the manufacturer or the size of the implant or the fixator to the measurement object, preferably without prior adjustment of the beam, can be detachably attached. This is special then very well implemented, if the measuring device adaptable fastening devices, in particular has connectors adapted to internal Osteosynthesis fixators using quick-clamping or by means a quick release device, in particular by means of clips, clips, Securely fasten clamps and / or adhesive connections to let. Because clamps, clips or brackets can in the Be designed to be preferred, but not necessarily fixed or even prepared bearings on the fixator by their variable mouth opening and / or sufficient clamping force to connect the measuring device with the fixator so that in particular a high and / or reproducible measurement accuracy can be achieved. Alternatively, adhesive bonds can also be used with appropriate holding force at the ends of the connector for attachment be provided. Also possible is a fixed storage the connector on the beam, but the connectors are still releasably attach to the fixator.

Der Balken der Messvorrichtung kann körperhaft in mehrere Zonen unterteilt werden, wobei der Balken mindestens zwei, vorzugsweise genau zwei Befestigungszonen aufweist, die so ausgeprägt sind, dass ein Biegemoment mindestens zwischen zwei Befestigungszonen, nach Art eines 4-Punkt-Biegebalkens, im Wesentlichen konstant ist. Mit Befestigungszonen sind jene Bereiche der Messvorrichtung, vorzugsweise des Balkens gemeint, innerhalb derer die Kraftübertragung von dem Fixateur auf die Messvorrichtung erfolgt. Der Bereich mit konstantem Biegemoment wird im Weiteren auch als Biegemomentenmessbereich bezeichnet, wobei in diesem Bereich das Messelement der Messvorrichtung angeordnet ist. Ein Messelement, dessen Grundfläche vorzugsweise deutlich kleinere Ausmaße als der Biegemomentenmessbereich aufweist, kann darin, unter Berücksichtigung der bevorzugten Ausrichtung des Messelements, beliebig positioniert sein, ohne dass eine Abweichung der Position zu Messfehlern führen würde. Außerdem können aus den gleichen zuvor genannten Gründen höhere Produktionstoleranzen für den Einbau des Messelements zugelassen werden, die im Weiteren einen Reduktion des Herstellungspreises begründen. Sind mehr als zwei Befestigungszonen vorgesehen, mit denen insbesondere auch mehrere Biegemomentenmessbereiche entstehen, wird der Biegemomentenmessbereich bevorzugt, der mittig angeordnet ist und/oder der eine möglichst hohe und/oder reproduzierbare Messgenauigkeit erlaubt. Eine reproduzierbare Messgenauigkeit erlauben insbesondere jene Biegemomentenmessbereiche, die unter möglichst geringen unerwünschten Einflüssen (Störeinflüssen) stehen. Nicht zu diesen Bereichen gehören beispielsweise Randbereiche der Messvorrichtung oder Bereiche, in denen das Messelement mit anderen Gegenständen oder Elementen (zum Beispiel mit Elementen des Fixateurs selbst) kollidieren könnte.Of the Beam of the measuring device can be physically in multiple zones be divided, wherein the bar at least two, preferably has exactly two attachment zones that are so pronounced that a bending moment at least between two attachment zones, in the manner of a 4-point bending beam, is substantially constant. With attachment zones are those areas of the measuring device, preferably the beam meant, within which the power transmission from the fixator to the measuring device. The area with constant bending moment is also referred to as bending moment measuring range denotes, in which region the measuring element of the measuring device is arranged. A measuring element, whose base preferably significantly smaller dimensions than the bending moment measuring range therein, taking into account the preferred Alignment of the measuring element, be positioned arbitrarily without a Deviation of the position would lead to measurement errors. Besides, from the same ones mentioned above Reasons higher production tolerances for the installation of the measuring element are allowed, which in the following Justify reduction of the production price. Are more provided as two attachment zones, with which in particular also multiple bending moment measuring ranges arise, the bending moment measuring range becomes preferably, which is arranged centrally and / or the one possible high and / or reproducible measurement accuracy allowed. A reproducible Measuring accuracy in particular allow those bending moment measuring ranges, the lowest possible undesirable influences (Disturbing influences). Not to these areas For example, edge regions of the measuring device belong or areas where the measuring element with other objects or Elements (for example, with elements of the fixator itself) collide could.

Der Balken dient als Tragekörper für das Messelement. Die Assoziation mit einem Balken erscheint in soweit sinnvoll, als dass dieser Tragekörper in dreidimensionaler Form insbesondere als quaderförmiger Hohl- oder Vollkörper ausgestaltet ist. Eine im Wesentlichen konstante Steifigkeit über die Länge des Balkens bewirkt vorteilhaft, dass eine möglichst gleichmäßig geringe Rückkopplung auf das Messobjekt entsteht und eine Abbildung der Kräfte, Momente, Spannungen und Bewegungen des Läsions-Bereiches mit einer möglichst hohen und reproduzierbaren Messgenauigkeit auf die Messvorrichtung gewährleistet wird. Dies ist insbesondere dann der Fall, wenn die Steifigkeit des Balkens kleiner, vorzugsweise deutlich kleiner als die Steifigkeit des Fixateurs ist. Denn ab einem in diesem Sinne gewissen Verhältnis der Steifigkeiten von Messvorrichtung zu Fixateur (Steifigkeitsverhältnis), dominiert die Steifigkeit des Fixateurs vorteilhaft, so dass die Rückwirkungen der Messvorrichtung (Kraft, Moment, Steifigkeit) auf diesen vernachlässigbar klein sind. Alternativ könnte der Balken und/oder die Messvorrichtung eine höhere, vorzugsweise deutlich höhere Steifigkeit als der Fixateur aufweisen und zugleich das Steifigkeitsverhältnis dominieren. Kräfte und/oder Momente im Fixateur wirken bei dieser Ausgestaltung deshalb im Bereich der Messvorrichtung nur in einem vernachlässigbar geringen Maß auf den Fixateur selbst und annähernd vollständig auf die Messvorrichtung beziehungsweise in entsprechender Relation auf das Messelement, so dass dieses exakte Messergebnisse aufnehmen kann. In dieser Ausgestaltung wirkt die Messvorrichtung dann wie eine steifere Brücke über dem Fixateur.The beam serves as a support body for the measuring element. The association with a beam appears to be meaningful insofar as this support body is designed in three-dimensional form, in particular as a cuboid hollow or solid body. A substantially constant stiffness over the length of the beam advantageously has the effect that the feedback of the measured object is as uniform as possible and an image of the forces, moments, stresses and movements of the lesion region is ensured with the highest possible and reproducible measuring accuracy on the measuring device , This is the case in particular when the stiffness of the beam is smaller, preferably significantly smaller than the stiffness of the fixator. Because from a certain ratio of the stiffness of measuring device to fixator (stiffness ratio) in this sense, the stiffness of the fixator dominates advantageous, so that the repercussions of the measuring device (force, torque, rigidity) are negligibly small on this. Alternatively, the beam and / or the measuring device could have a higher, preferably significantly higher rigidity than the fixator and at the same time dominate the rigidity ratio. Forces and / or moments in the fixator in this embodiment therefore act in the region of the measuring device only to a negligibly small extent on the fixator itself and almost completely on the measuring device or in a corresponding relation to the measuring element, so that it can record accurate measurement results. In this embodiment, the measuring device then acts as a stei fere bridge over the fixator.

Die erfindungsgemäßen Verbinder verbinden den Balken mit dem Fixateur, wobei besonders bevorzugt ist, die Verbinder mit dem Balken nach Art eines Fachwerks anzuordnen. Dazu sind die dreidimensionalen Verbinder zumeist länglich mit einem insbesondere runden, quadratischen oder rechteckigen Querschnitt. Vorteilhaft weisen sie zudem eine möglichst große Steifigkeit und Knickfestigkeit auf. Entsprechend der Assoziation mit einem Fachwerk können die Verbinder rechtwinklig zu der Oberfläche des Fixateurs oder des Balkens angeordnet sein.The connectors according to the invention connect the beam with the fixator, wherein particularly preferred, the connector with to arrange the beam in the manner of a truss. These are the three-dimensional Connector usually elongated with a particular round, square or rectangular cross section. Advantageously, they have In addition, the greatest possible rigidity and kink resistance on. According to the association with a framework can the connectors perpendicular to the surface of the fixator or the beam.

In vorteilhafter Ausgestaltung können jeweils mindestens zwei Verbinder einer Befestigungszone zugeordnet sein. Eine Befestigungszone kann somit mehrere Kraftübertragungspunkte oder -flächen aufweisen.In Advantageous configuration can each at least two Associate a connector attachment zone. A fastening zone can thus multiple power transfer points or surfaces exhibit.

Bevorzugt sind die Kontaktflächen zwischen dem Verbinder und dem Balken oder dem Verbinder und dem Fixateur im Wesentlichen punkt- oder linienförmig ausgestaltet, so dass im Wesentlichen nur Kräfte zwischen dem Verbinder und dem Balken einerseits und dem Verbinder und dem Fixateur andererseits in der Richtung des Verbinders übertragen werden – und insbesondere annähernd keine Momente zwischen Verbinder und Balken oder Fixateur übertragen werden. Vorzugsweise wirken auf den Verbinder annähernd keine normal zur Längsrichtung des Verbinders wirkenden Kräfte, so dass diese Normalkräfte oder die zuvor genannten Momente nicht störend auf das Messelement wirken. Insbesondere sind die Lagerstellen zwischen dem Verbinder und dem Balken sowie dem Verbinder und dem Fixateur in der Art ausgestaltet, dass diese annähernd auch keine Momente oder Querkräfte sondern vorzugsweise nur Kräfte in der Richtung des Verbinders übertragen.Prefers are the contact surfaces between the connector and the Beam or the connector and fixator substantially or line-shaped, so that essentially only forces between the connector and the beam on the one hand and the connector and the fixator, on the other hand, in the direction be transmitted to the connector - and in particular almost no moments between connector and beam or Fixator be transferred. Preferably act on the connector almost normal to the longitudinal direction of the connector acting forces, so that these normal forces or the aforementioned moments do not interfere with the measuring element Act. In particular, the bearings are between the connector and the beam and the connector and the fixator are configured in the manner that these almost no moments or lateral forces but preferably only transmit forces in the direction of the connector.

Weiterhin kann es vorteilhaft sein, wenn sich die Messvorrichtung an die Oberflächenkontur des Fixateurs anpassen lässt. Weist der Fixateur beispielsweise einen runden Querschnitt auf und soll die Messvorrichtung hierzu zentriert befestigt werden, ist es vorteilhaft, wenn sich die Verbinder variabel an die Distanz zwischen dem Balken und der Oberfläche des Fixateurs anpassen lassen. Die Verbinder können deshalb vorzugsweise in ihrer Längsrichtung variabel verlängert oder verkürzt werden. Weiterhin können die Verbinder zwei oder mehr Teile aufweisen, die insbesondere in Längsrichtung gegeneinander vorzugsweise ineinander verschiebbar und/oder zueinander arretierbar sind. Möglich ist auch, die Verbinder durch Schraubverbindungen in ihrer Länge veränderbar auszugestalten.Farther It may be advantageous if the measuring device to the surface contour of the fixator. For example, the fixator a round cross section and is the measuring device for this purpose centered, it is advantageous when the connectors variable to the distance between the beam and the surface of the Have fixators adjusted. The connectors can therefore preferably extended in its longitudinal direction variable or shortened. Furthermore, the connectors have two or more parts, in particular in the longitudinal direction preferably mutually displaceable and / or to each other can be locked. It is also possible, the connector through Screw connections changeable in their length embody.

Eine der wesentlichen Funktionen eines Fixateurs ist die Entlastung einer Fraktur, indem sie diese weitgehend frei von Krafteinflüssen hält. Kräfte, die ohne einen Fixateur auf eine Fraktur wirken, werden bei bestimmungsgemäßer Anwendung eines Fixateurs im Wesentlichen auf diesen übertragen. Wirkende Kräfte können unter der Maßgabe, dass der Fixateur naturgemäß eine endliche Steifigkeit aufweist, zu einer Verformung oder Durchbiegung des Fixateurs, wenn auch nur in einem relativ geringen Maß, führen. Eine Messvorrichtung, die mit dem Fixateur verbunden ist, erfährt insbesondere bei geringerer Steifigkeit (zumindest kleiner als die des Fixateurs) eine ähnliche Biegung. Die Biegungen unterscheiden sich jedoch schon deshalb, weil sich die Radien vom jeweiligen Mittelpunkt der Biegungen beziehungsweise sich die Position der Mittelpunkte unterscheiden. Bei jeder Biegung erfolgt somit neben der radialen Bewegung auch immer eine annähernd tangentiale relative Bewegung zwischen dem Fixateur und der Messvorrichtung beziehungsweise zwischen dem Fixateur und dem Balken. Vorzugsweise wird deshalb einer der Verbinder fest mit allen seinen sechs Freiheitsgraden am Balken und/oder Fixateur gelagert. Die Lagerung der Verbinder zum Balken und/oder zum Fixateur kann senkrecht oder winkelig erfolgen. Ähnlich gute erfindungsgemäße Eigenschaften werden erreicht, wenn die Verbinder bis auf mindestens einen lose, insbesondere durch Gelenke, insbesondere lose in Längsrichtung des Fixateurs, vorzugsweise lose in einer Bezugsebene des Fixateurs an dem Balken und/oder an dem Fixateur befestigt werden, so dass an den Loslagern annähernd keine Querkräfte oder Momente wirken. Eine weitere mögliche Lagerungsart kann dadurch gekennzeichnet sein, dass der Verbund aus Balken, Verbindern und Fixateur statisch nicht überbestimmt oder höchstens ein- bis zweifach überbestimmt ist.A the essential functions of a fixator is the discharge of a Fracture, making them largely free of force holds. Forces without a fixator on one Fracture act, are under normal conditions Applying a fixator essentially transferred to this. Acting forces can, under the proviso, that the fixator naturally a finite rigidity has, to a deformation or deflection of the fixator, when even at a relatively low level. A measuring device, which is connected to the fixator learns especially at lower stiffness (at least smaller than the of the fixator) a similar bend. The bends differ However, this is because the radii of the respective center the bends or the position of the centers differ. Each bend thus takes place next to the radial Motion always an approximately tangential relative Movement between the fixator and the measuring device or between the fixator and the beam. Preferably, therefore one of the connectors stuck with all its six degrees of freedom stored on the beam and / or fixator. The storage of the connectors to the beam and / or the fixator can be perpendicular or angular. Similar good properties according to the invention are achieved if the connectors except for at least one loose, in particular by Joints, in particular loose in the longitudinal direction of the fixator, preferably loose in a reference plane of the fixator on the beam and / or on be attached to the fixator, so that at the movable bearings almost no Transverse forces or moments act. Another possible Lagerungsart may be characterized in that the composite from beams, connectors and fixator statically not overdetermined or at most one to two times overdetermined is.

Um Kräfte, Momente, Biegungen oder Bewegungen eines Messobjektes überhaupt aufnehmen zu können, werden in aller Regel Sensoren beziehungsweise Messelemente vorausgesetzt. Die Messvorrichtung weist deshalb insbesondere ein verformungsempfindliches Messelement auf, das dazu geeignet ist, Messgrößen des Messobjektes (Fixateur bzw. Balken) aufzunehmen. Um einer Verformung ganz allgemein oder einer Biegung, beispielsweise einer Durchbiegung des Messobjektes, folgen zu können, kann das Messelement verformbar ausgestaltet sein. Mit verformbar ist in diesem Sinne weitestgehend eine elastische Verformbarkeit gemeint.Around Forces, moments, bends or movements of a measurement object at all to be able to record, are usually sensors or Assumed measuring elements. The measuring device therefore has particular a strain-sensitive measuring element, which is suitable is, measured variables of the measurement object (fixator or Bar). To a deformation in general or a Bending, for example a deflection of the measurement object, follow can, the measuring element can be designed deformable. With deformable in this sense is largely an elastic Deformability meant.

Vorteilhaft kann das Messelement in der Art zu dem Balken positioniert sein, dass die annähernd konstant wirkenden Momente und/oder Kräfte in dem Biegemomentenmessbereich eine gleichmäßige Biegung oder Verformung des Messelements verursachen und so die gewünschten Messgrößen des Messobjekts möglichst störungsfrei auf das Messelement wirken.Advantageous the measuring element may be positioned in the manner to the beam, that the approximately constant acting moments and / or Forces in the bending moment measurement range a uniform Cause bending or deformation of the measuring element and so the desired measured variables of the DUT act as trouble-free as possible on the measuring element.

Des Weiteren kann das verformungsempfindliche Messelement zum Erfassen der auf die Messvorrichtung einwirkenden Kräfte angepasst sein. Insbesondere kann die Messvorrichtung Längs-, Quer- und/oder Normalkräfte beziehungsweise -momente messen und/oder Streckungen, Stauchungen und/oder Biegewinkel in Längs-, Quer- und/oder Normalrichtung messen.Of Furthermore, the deformation-sensitive measuring element can be detected be adapted to the forces acting on the measuring device. In particular, the measuring device longitudinal, transverse and / or Measure normal forces or moments and / or strains, compressions and / or bending angle in the longitudinal, transverse and / or normal direction measure up.

Ergänzend können Temperatur und/oder Druck durch das Messelement aufgenommen werden, insbesondere um mögliche Fehlereinflüsse auf und/oder Korrekturfaktoren für die Messergebnisse zu bestimmen.additional can temperature and / or pressure through the measuring element be included, in particular to possible errors on and / or correction factors for the measurement results determine.

In vorteilhafter Ausgestaltung können mehrere Dehnungsmessstreifen (DMS) orthogonal oder in einem anderen Bezugssystem zueinander angeordnet sein, so dass die Messgrößen in unterschiedlichen Richtungen des Messobjekts aufgenommen werden können. Hat beispielsweise ein DMS eine bevorzugte Empfindlichkeitsrichtung (Längs-, Quer- und/oder Normalrichtung) und sind alle anderen Richtungen vorzugsweise sehr unempfindlich, kann die Empfindlichkeitsrichtung vorteilhaft zu der Wirkungsrichtung der zu erwartenden Messgröße ausgerichtet sein, so dass die Störgrößen, die orthogonal zu dieser Empfindlichkeitsrichtung wirken, kaum bis gar keinen Einfluss auf die Messgrößen haben. Die Messelemente können also so ausgerichtet sein, dass die zu erwartenden Störgrößen zwar auf diese Messelemente treffen, aber die Messgröße annähernd nicht beeinflussen.In Advantageous embodiment, multiple strain gauges (DMS) orthogonal or arranged in another reference frame to each other be, so that the measured variables in different Directions of the test object can be recorded. Has For example, a DMS is a preferred direction of sensitivity (Longitudinal, transverse and / or normal direction) and are all other directions preferably very insensitive, the sensitivity direction advantageous to the direction of action of the expected measurand be aligned so that the disturbances, the orthogonal to this sensitivity direction, barely even have no influence on the measured variables. The measuring elements can be so aligned that the expected Although interference on these measuring elements meet, but approximate the measure do not influence.

Wird eine Messvorrichtung mit einem Fixateur in einem Menschen implantiert, ist es zumeist sinnvoll, wenn keine Leitungen insbesondere keine Versorgungs- und/oder Datenübertragungsleitung aus dem Körper des Menschen herausführen. Insbesondere in diesem Fall ist es vorteilhaft, wenn die Messvorrichtung eine Steuerungseinheit zur Datenverarbeitung, zur Datenübertragung und/oder zur Datenspeicherung aufweist. Weiterhin kann die Steuereinheit Messbrücken insbesondere eine Messbrücke je DMS, insbesondere Abgleich-Widerstandsmessbrücken oder Entstörungsfilter aufweisen. Außerdem können physikalische Parameter, wie beispielsweise die Steifigkeit des Balkens, zu einer Datenaufbereitung durch die Steuereinheit verwendet werden. In vorteilhafter Ausgestaltung werden die Signale des Messelements durch die Steuereinheit in interpretierbare, insbesondere für den Fachmann leicht interpretierbare, insbesondere für den Chirurgen interpretierbare, physikalische Größen, wie Kraft, Moment, Winkel, Weg und/oder Spannung umgewandelt (Datenaufbereitung). Weiterhin kann die Steuereinheit eine Empfangs- oder Sendeeinheit aufweisen, die angepasst ist, Daten telemetrisch, insbesondere drahtlos mittels elektromagnetischer Wellen, zu senden oder zu empfangen. So kann die Steuereinheit insbesondere auch zum Empfang von Fernsteuerungssignalen, insbesondere von Signalen zur Veränderung des Messbereichs und/oder der Empfindlichkeit des Messelements, angepasst sein. Um die Daten, insbesondere Messdaten und/oder Daten der Datenverarbeitung, auch in der Messvorrichtung zu speichern, kann die Steuereinheit einen Datenspeicher aufweisen. Weiterhin kann die Messvorrichtung eine oder mehrere Energiequellen (insbesondere Batterien, Akkus oder Kondensatoren) zur Versorgung des Messelements, der Steuereinheit und/oder anderer gekoppelter/integrierter Peripherieelemente aufweisen.Becomes implanted a measuring device with a fixator in a human, It is usually useful if no lines, in particular no supply and / or data transmission line from the body lead out of man. Especially in this case it is advantageous if the measuring device is a control unit for data processing, data transmission and / or data storage having. Furthermore, the control unit measuring bridges in particular a measuring bridge per DMS, in particular balancing resistance bridges or have anti-interference filter. In addition, you can physical parameters, such as the stiffness of the Baren, to be used for data processing by the control unit. In an advantageous embodiment, the signals of the measuring element interpretable by the control unit, in particular for the person skilled in the art easily interpretable, in particular for the surgeons interpretable physical quantities, such as force, moment, angle, path and / or voltage converted (data processing). Furthermore, the control unit can be a receiving or transmitting unit which is adapted to data telemetry, in particular wireless by electromagnetic waves, to send or receive. In particular, the control unit can also receive remote control signals, in particular of signals for changing the measuring range and / or the sensitivity of the measuring element to be adjusted. To the Data, in particular measurement data and / or data of the data processing, also store in the measuring device, the control unit can have a data store. Furthermore, the measuring device one or more energy sources (especially batteries, rechargeable batteries or capacitors) for supplying the measuring element, the control unit and / or other coupled / integrated peripheral elements.

Um beim Kontakt der Messvorrichtung mit dem menschlichen Körper annähernd keine abwehrende Immunreaktion hervorzurufen und somit eine Biokompatibilität der Messvorrichtung zu erreichen, kann die Messvorrichtung und insbesondere das verformungsempfindliche Messelement im Wesentlichen abgeschlossen und/oder flüssigkeitsdicht sein oder ein abgeschlossenes Gehäuse aufweisen, so dass eine einfache Reinigung oder Desinfektion möglich ist.Around upon contact of the measuring device with the human body cause almost no immune response and thus a biocompatibility of the measuring device reach, the measuring device and in particular the deformation sensitive Measuring element substantially completed and / or liquid-tight be or have a closed housing, so that a simple cleaning or disinfection is possible.

Diese und weitere Merkmale und Vorteile der vorliegenden Erfindung werden mit Bezug auf die beigefügten Zeichnungen von Ausführungsbeispielen der vorliegenden Erfindung weiter beschrieben. In den Zeichnungen zeigen:These and other features and advantages of the present invention with reference to the accompanying drawings of embodiments of the present invention further described. In the drawings demonstrate:

1 eine Ausführungsform einer erfindungsgemäßen Messvorrichtung an einem Marknagel, 1 an embodiment of a measuring device according to the invention on an intramedullary nail,

2 die Ausführungsform gemäß 1 unter Biegebelastung und 2 the embodiment according to 1 under bending load and

3 und 4 eine weitere Ausführungsformen einer erfindungsgemäßen Messvorrichtung appliziert auf einer Platte. 3 and 4 a further embodiments of a measuring device according to the invention applied to a plate.

1 zeigt die erfindungsgemäße Messvorrichtung 1 in Verbindung mit einem Marknagel 2. Dazu befindet sich die Messvorrichtung 1 in dem innen liegenden Hohlrahmen oder „Schaft” 3 des (rohrförmigen) Marknagels 2. Der Marknagel 2 weist eine innere Mantelfläche 4 sowie eine äußere Mantelfläche 5 auf. Die Wand 6 des Marknagels 2 verleiht diesem also die Form eines Hohlzylinders. Wie auch aus der 1 zu erkennen ist, weist die Messvorrichtung 1 acht Kontaktelemente 11 sowie einen Balken 7, der als Befestigungsvorrichtung für ein oberes Messelement 8 mit DMS und für ein unteres Messelement 9 mit DMS sowie für die in diesem Fall acht Verbinder 10 dient, auf. Von den insgesamt acht Verbindern 10 sind vier auf der Oberseite und vier auf der Unterseite des Balkens 7 angeordnet. Entsprechend der Darstellung aus 1 ist an den vom Balken 7 wegzeigenden Ende eines jeden Verbinders ein rundes Kontaktelement 11 angebracht. In alternativer Ausgestaltung können diese Kontaktelemente kugelig, kegel- oder klingenförmig oder spitz sein. Idealerweise wirken im Einbauzustand annähernd keine Kräfte oder Momente zwischen dem unbelasteten Marknagel 2 und der Messvorrichtung 1. Ferner ist der Kontakt zwischen der Innenwand 4 des Marknagels 2 und den Kontaktelementen 11 der Messvorrichtung 1 an den Kontaktflächen 12 punkt- oder linienförmig. Um 90° um die Längsachse des Marknagels gedreht, kann die Vorrichtung 1 weitere acht Kontaktelemente aufweisen (nicht dargstellt), die dann so angeordnet sind, dass sich auch in dieser um 90° um die Langsachse des Marknagels gedrehten Ansicht die Gestalt gemäß 1 ergibt. 1 shows the measuring device according to the invention 1 in conjunction with an intramedullary nail 2 , For this purpose, the measuring device is located 1 in the inside hollow frame or "shank" 3 of the (tubular) intramedullary nail 2 , The intramedullary nail 2 has an inner circumferential surface 4 and an outer circumferential surface 5 on. The wall 6 of the intramedullary nail 2 gives it the shape of a hollow cylinder. As well as from the 1 can be seen, points the measuring device 1 eight contact elements 11 as well as a bar 7 , which serves as an attachment device for an upper measuring element 8th with strain gauge and for a lower measuring element 9 with strain gauge and for the eight connectors in this case 10 serves, on. Of the total of eight connectors 10 There are four on the top and four on the bottom of the bar 7 arranged. As shown 1 is at the of the beam 7 pointing end of each connector a round con Diplomatic element 11 appropriate. In an alternative embodiment, these contact elements may be spherical, conical or blade-shaped or pointed. Ideally, almost no forces or moments act in the installed state between the unloaded intramedullary nail 2 and the measuring device 1 , Further, the contact between the inner wall 4 of the intramedullary nail 2 and the contact elements 11 the measuring device 1 at the contact surfaces 12 point or line. Rotated 90 ° around the longitudinal axis of the intramedullary nail, the device can 1 have another eight contact elements (not dargstellt), which are then arranged so that in this rotated by 90 ° about the longitudinal axis of the intramedullary nail view the shape according to 1 results.

Die Messvorrichtung 1 wird vor einer Operation, nötigenfalls auch während der Operation, in den Marknagel 2, genauer in den Schaft 3 des Marknagels 2, eingeführt. Der Außendurchmesser der Messvorrichtung 1, wie in 1 dargestellt, entspricht annähernd genau dem Schaftdurchmesser des Marknagels 2. Im unbelasteten Zustand stehen somit alle Kontaktelemente 11 in Verbindung mit der Innenfläche des Marknagels 2, wobei jeweils vier Kontaktelemente 11 gegenüberliegend angeordnet sind. In einer vorteilhaften Ausgestaltung weist der Nagel einen ovalen Schacht 3 auf, so dass eine Verdrehung der Messvorrichtung 1 (die im Wesentlichen schmal und länglich ist) in Umfangrichtung des Schaftes im Wesentlichen verhindert wird.The measuring device 1 gets into the intramedullary nail before surgery, if necessary during surgery 2 , more precisely in the shaft 3 of the intramedullary nail 2 , introduced. The outer diameter of the measuring device 1 , as in 1 represented corresponds approximately to the shaft diameter of the intramedullary nail 2 , In the unloaded state are thus all contact elements 11 in connection with the inner surface of the intramedullary nail 2 , wherein in each case four contact elements 11 are arranged opposite one another. In an advantageous embodiment, the nail has an oval shaft 3 on, allowing a twist of the measuring device 1 (which is substantially narrow and elongated) in the circumferential direction of the shaft is substantially prevented.

Wirken auf einen Marknagel 2 Momente oder Kräfte, verformt sich dieser wie beispielhaft in 2 dargestellt. Hierzu ist der Marknagel 2 in der dargestellten Ansicht an seiner oberen Seite elastisch gestaucht und an seiner unteren Seite elastisch gedehnt. Die Messvorrichtung 1 ist so ausgestaltet, dass sie der Biegung des Marknagels 2 folgt. Das ist insbesondere deshalb möglich, weil die Kraftübertragung vom Marknagel 2 an die Messvorrichtung 1 in Anlehnung an einen Vierpunktbiegebalken an vier Stellen erfolgt. Jeweils zwei äußere auf einer Seite des Balkens 7 liegende Kontaktelemente 11 stehen in Kontakt mit der gedehnten Seite des Marknagels 2, wohingegen zwei Kontaktelemente auf der gegenüberliegenden Seite in Kontakt mit der gestauchten Innenseite des Marknagels 2 stehen. Die weiteren vier Kontaktelemente 11 stehen nicht in Kontakt mit der Innenseite 4 des Marknagels 2. Zwischen ihnen bildet sich vielmehr ein Freiraum 13, 14, 15 und 16 aus. Dadurch, dass die Kontaktelemente 11 der Messvorrichtung 1 symmetrisch zu den Messelementen 8 und 9 sind, ist in Analogie zum Vierpunktbiegebalken das Moment im Balken 7 im Bereich zwischen den innersten Verbindern 10, insbesondere im Bereich der Messelemente 8 und 9, konstant. Idealerweise wirken hierzu Kräfte in den Verbindern 10 nur in ihrer Längsrichtung (quer zur Längsrichtung des Biegebalkens 7). Sollten dennoch Kräfte abweichend von dieser Richtung von dem Marknagel 2 auf den Biegebalken 7 übertragen werden, so erlaubt es die Anordnung der Messelemente 8 und 9, jeweils mindestens eines auf der Oberseite und mindestens eines auf der Unterseite des Biegebalkens 7, in Verbindung mit einer nicht dargestellten Auswertungslogik, die Kraftanteile der entsprechenden abweichenden Richtung (Störgrößen) aus den Messsignalen herauszufiltern, so dass die Signale von den Störgrößen (annähernd) befreit werden. Somit erlaubt die Messvorrichtung 1 das Bestimmen der Biegung bzw. der Verformung des Marknagels 2.Act on an intramedullary nail 2 Moments or forces, this deforms as exemplified in 2 shown. This is the intramedullary nail 2 in the illustrated view elastically compressed on its upper side and elastically stretched on its lower side. The measuring device 1 is designed so that it flexes the intramedullary nail 2 follows. This is particularly possible because the power transmission from the intramedullary nail 2 to the measuring device 1 based on a four-point bending beam in four places. Two outer ones on each side of the beam 7 lying contact elements 11 are in contact with the stretched side of the intramedullary nail 2 whereas, on the opposite side, two contact elements make contact with the compressed inside of the intramedullary nail 2 stand. The other four contact elements 11 are not in contact with the inside 4 of the intramedullary nail 2 , Rather, a space is created between them 13 . 14 . 15 and 16 out. Because of the contact elements 11 the measuring device 1 symmetrical to the measuring elements 8th and 9 are in analogy to the four-point beam, the moment in the bar 7 in the area between the innermost connectors 10 , in particular in the area of the measuring elements 8th and 9 , constant. Ideally, forces in the connectors act on this 10 only in their longitudinal direction (transverse to the longitudinal direction of the bending beam 7 ). Should nevertheless forces deviate from this direction of the intramedullary nail 2 on the bending beam 7 be transmitted, it allows the arrangement of the measuring elements 8th and 9 , at least one on the top and at least one on the bottom of the bending beam 7 , in conjunction with an analysis logic, not shown, to filter out the force components of the corresponding deviating direction (disturbance variables) from the measurement signals, so that the signals are (approximately) freed from the disturbance variables. Thus, the measuring device allows 1 determining the bending or deformation of the intramedullary nail 2 ,

Eine alternative Ausführungsform ist in 3 und 4 dargestellt. Die Messvorrichtung 20 wird an einer Osteosyntheseplatte 21 befestigt. Die wesentlichen dargestellten Elemente sind die verformungsempfindlichen Messelemente 24 und 26, der Balken 28, acht Verbinder 30, sowie die hier nicht dargestellten acht Schnellspannmittel. Das Messelement 26 mit DMS befindet sich auf der Unterseite des Balkens 28, wohingegen sich das andere Messelement 24 mit DMS auf der Oberseite des Balkens 28 befindet. Die Verbinder 30 sind fest mit dem Balken verbunden und zudem symmetrisch nach Art eines Vierpunktbiegebalkens zu den Messelementen 24 und 26 am Balken 28 angeordnet. Mittels der genannten Schnellspannmittel werden die Verbinder 30 an ihren vom Balken 28 wegzeigenden Enden an der Platte lösbar befestigt, so dass zwischen den Verbindern 30 und der Platte 21 idealerweise nach Art eines Vierpunktbiegebalkens ein punkt- oder linienförmiger Kontakt entsteht.An alternative embodiment is in 3 and 4 shown. The measuring device 20 is attached to an osteosynthesis plate 21 attached. The essential elements shown are the deformation-sensitive measuring elements 24 and 26 , the beam 28 , eight connectors 30 , as well as the eight quick clamping means, not shown here. The measuring element 26 with strain gauge is located on the bottom of the beam 28 whereas the other measuring element 24 with strain gauge on the top of the beam 28 located. The connectors 30 are firmly connected to the beam and also symmetrical in the manner of a four-point bending beam to the measuring elements 24 and 26 on the beam 28 arranged. By means of said quick-clamping means, the connectors 30 at theirs from the beam 28 releasably attached to the plate, so that between the connectors 30 and the plate 21 ideally in the manner of a four-point bending beam a point or line-shaped contact is formed.

Wird die Osteosyntheseplatte 21 ihrem sinngemäßen Einsatz entsprechend belastet, verformt sie sich elastisch. Durch die Verbindung der Messvorrichtung 20 mit der Platte 21 folgt die Messvorrichtung der Verformung der Platte 21. Dabei wirken die Kräfte, die von der Platte 21 auf die Messvorrichtung 20 übertragen werden, bei den innen angeordneten Verbindern 30 (jene, die näher an dem Messelement befestigt sind) in umgekehrter Richtung zu den Kräften der außen angeordneten Verbinder 30. Somit entsprechen die Kraftwirkungslinien denen einer Vierpunktbiegung am Balken. Infolgedessen ist das im Bereich zwischen den innersten Verbindern 30, insbesondere auch im Bereich der Messelemente 24 und 26 wirkende Moment im Balken 28 annähernd konstant. Mögliche Störgrößen, wie zum Beispiel eine überlagerte Axiallastbelastung, können durch die Anordnung der Messelemente, nämlich ein Messelement 24 auf der Oberseite des Balkens 28 und ein Messelement 26 an der Unterseite des Balkens 28 in Verbindung mit einer nicht dargestellten Auswertungslogik auf bekannte und übliche Weise herausgefiltert werden.Will the osteosynthesis plate 21 its corresponding use charged accordingly, it deforms elastically. By connecting the measuring device 20 with the plate 21 the measuring device follows the deformation of the plate 21 , The forces acting on the plate act 21 on the measuring device 20 be transferred to the internally located connectors 30 (those attached closer to the sensing element) in the reverse direction to the forces of the outboard connectors 30 , Thus, the force action lines correspond to those of a four-point bend on the beam. As a result, this is in the area between the innermost connectors 30 , Especially in the field of measuring elements 24 and 26 acting moment in the beam 28 almost constant. Possible disturbance variables, such as a superimposed axial load, can by the arrangement of the measuring elements, namely a measuring element 24 on the top of the beam 28 and a measuring element 26 at the bottom of the beam 28 be filtered out in a known and customary manner in conjunction with an evaluation logic, not shown.

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Zitierte PatentliteraturCited patent literature

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Zitierte Nicht-PatentliteraturCited non-patent literature

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Claims

Measuring device for determining a bend of a essentially elongated internal fixative osteosynthesis or nail, characterized by a deformation sensitive Measuring element, in particular with at least one strain gauge, on a bending beam, and through connectors that are fitted the bending beam with the internal osteosynthesis fixator or nail, especially in its or both sides of its lesion bridging area releasably attach, with two connectors in the longitudinal direction of the fixator on one side of the bar and two connectors on the other side are attached, leaving one out of a fixator Bending in the beam initiated by the connectors in the beams between each two connectors in the manner of a 4-point bend is substantially constant (bending moment measuring range).

Measuring device according to the preceding claim, characterized in that the bending beam is adapted to itself to the osteosynthesis fixator by means of quick clamping means, in particular brackets, Clips, clamps or screws releasably fastened.

Measuring device according to one of the preceding claims, characterized in that the connectors at their from the beam ends pointing round, in particular spherical, conical or pointed, having contact elements.

Measuring device according to one of the preceding claims, characterized in that the connectors substantially forces transmitted in their longitudinal direction and in particular no lateral forces or moments at the bearings between connectors and beam and / or connector and fixator act.

Measuring device according to one of the preceding claims, characterized in that the contact surface between Connector and beam and / or connector and fixator are essentially punctual or is linear.

Measuring device according to one of the preceding claims, characterized in that additional contact points exist, so that a bend in several directions is measurable.

Measuring device according to one of the preceding claims, characterized in that by the additional contact points In addition to bending, torsion can also be transferred to the beam is and in particular by at least one strain gauge is measurable.

Measuring device according to one of the preceding claims, characterized in that one of the connectors one on the beam and has fixed support on the fixator in all six degrees of freedom.

Measuring device according to one of the preceding claims, characterized in that the beam in the cavity of a Osteosynthesenagels located.

Measuring device according to one of the preceding claims, characterized in that the beam at a back or side surface or in the cavity of an osteosynthesis plate located.

Measuring device according to one of the preceding claims, characterized by a control unit for data processing and / or for data transmission, in particular telemetric data to transmit to a receiving unit and / or to remote control signals to receive and / or for data storage, in particular to measurement data save.

Measuring device according to one of the preceding claims, characterized in that the deformation-sensitive measuring element is adapted, data and / or signals wirelessly in particular by means of to transmit electromagnetic waves.

Measuring device according to one of the preceding claims, characterized in that the deformation-sensitive measuring element an independent power supply, in particular a battery or a battery.

Measuring device according to one of the preceding claims, characterized in that the deformation-sensitive measuring element is substantially completed and / or liquid-tight or has a closed housing.